JPS62197435A - 高周波ウエルド性に優れたポリエチレン系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３１’　リエチレン系樹脂組成物に関する。

更に詳しくは高周波ウェルド性に優れたポリエチレン系
樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕および〔発明が解決しようとする問題点
〕 熱可塑性樹脂同志あるいは熱可塑性樹脂と他の基材を加
熱接着させる方法の一つとして高周波ウェルド法がある
ことは古くから知られていて、特にぼり塩化ビニルの溶
着加工に広く利用されてきた。

高周波ウェルドは誘電体に高周波電界を加え、誘電体に
誘電体損失を生じさせ発熱させるという原理を用い念溶
着接着法である。

この高周波ウェルド法は （１）　　誘電加熱は内部発熱であるから、熱伝導の悪
い熱可塑性樹脂成形品でも、外部加熱のように外層の樹
脂が熱劣化する程高温に加熱する必要がない （２）１度上昇が敏速でかつその上昇速度を任意に制御
し得る （３）　　誘電体内部の各部分が一様に発熱する几め、
均一に加熱することが可能である （４）被加熱物の誘電率や肪１力率の違つ几複合物の場
合、選択的に加熱することができる等の長所を有してい
る。

高周波ウェルドは前述のようにポリ塩化ビニルの溶着加
工には広く利用されてき九が、ポリエチレンには従来使
用されていなかり九。その理由はポリ塩化ビニルは誘電
率（ｇ）と誘電力率（ｔｌｌａ）の積ｔ−一δ（損失係
数が０．６程度で、この程度であれば１０　Ｆｖ！Ｉ（
ｚ以上の高周波を使用すれば溶着加工が可能で、工業的
に広く使用し得る。これに対しポリエチレンはＣ−一δ
がｏ、ｏｏｔａ度である九め、＆０００■ｈ以上という
非常に高い周波数が必要であり、現在使用されている周
波数２７■ｈ〜４０■ｈの高周波ウェルドではシール不
可能であった０ このためポリエチレン、特に低密度ポリエチレンのシー
ルにはヒートシール法がもりばら使用さｎてきたが、高
周波ウェルドにはヒートシール法に比べて前述のような
長所がある九め１．／　＋７オレフインを高周波ウェル
ドで溶着加工する方法が開発されれば新規な／　ＩＪオ
レフィンの用途を開拓することか可能となり、その工業
的価値は極めて重要である。

そのため従来からぼりエチレンに極性基を導入したり、
誘電力率の高い添加剤を添加する方法が検討されてき九
が、満足すべきレベルまで改良されるに至っていない。

かかる現状に鑑み、本発明者は高周波ウェルド性を改良
する方法を求めて種々検討の結果、エチレン−α、β−
不飽和カル＆７Ｗｌ系共重合体またはその金属塩に、Ｊ
ｊ　ＩＪエチレン、特定の充填剤およびカーダンを配合
することにより、かかる課題が効果的に解決されること
を見出し九。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕従って
本発明は （４）エチレン−α、β−不飽和カル？ン酸系共重合体
まｔはその金属塩　　　１００３１量部の）　エチレン
系重合体　　　１０〜ＺＯＯ重量部（ｑ　少なくとも１
種の非導電性充填剤１０〜１００重量部 及び の）力−−ンを人、Ｂ、ＣおよびＤ成分の合計量基準で
　　　　　　　　　１〜２０重量優からなる高周波ウェ
ルド性に優れｔポリオレフィン系樹脂組成物 である。

（転）成分ノエチレンーα、β−不飽和カルＩン酸系共
重合体はエチレンとアクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸、フマル酸などの炭素数３〜８のα、β峙不飽和カ
ルゴン酸との共重合体である。

共重合体中、α、β−不飽和カルゲン酸は一般に約０．
５〜１５モル幅、好ましくは約１〜６モルチの割合で共
重合されている。これ以下の共重合割合では高周波ウェ
ルド性に欠け、ま念これ以上の割合で共重合されている
と加工性が低下するようになる。共重合体中にはま九、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソ
ブチルま九はこれに対応するメタクリル酸低級アルキル
エステルや酢酸ヒニルをどのビニルエステルヲ、約１０
モル係以下、好ましくは約６モル係以下の割合で共重合
させていでもよい− これらの共重合体の金属塩は、一般にフイオノマー樹脂
と呼ばれ、共重合体中のカル？ン酸基の一部を金属イオ
ン架橋させ几ものである。金属イオンとしては、リチウ
ム、ナトリウム、カリウ入セシウムなどの１価イオン、
マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム
、銅、亜鉛などの２価イオンおよびアルミニウム、鉄な
どの３価イオンが用いられる。金属イオン架橋に用いら
れる金属または金属化合物は、共重合体の酸成分含量、
メルトインデックス、イオンの種類およびそれの用途な
どによっても変るが、一般に約８０モル係以下、好まし
くは約５０モル係以下のカルゲン酸基を中和するのに必
要な量が用いられる。

共重合体およびその金属塩のメルトインデックス（１９
０℃）は、約０．１〜５００ｇ／１０分、好ましくは約
１〜１００．９／１０分であることが望ましく、これ以
下では成形性が不良となり、逆にこれ以上になると成形
品の強度が不足するようになる。

（Ｂ）成分のエチレン系重合体は （１）エチレン単独あるいはエチレンと酢酸ビニ／Ｉ／
（７）ようなビニルエステルまたは（メタ）アクリル酸
エチルエステルのような不飽和カルゲン酸アルキルエス
テルの混合物をラジカル重合触媒の存在下に高圧で塊状
重合させて得られる分岐状エチレン系重合体（２）　　
エチレン単独あるいはエチレンとプロピレン、ブテン等
のα−オレフィンの混合物をイオン重合触媒の存在下忙
液相または気相で重合させて得られる直鎖状エチレン系
重合体 （３）　　エチレンとプロピレン、ブテン−１，ペンテ
ン−１，４−メチルペンテン−１、オクテン−１あるい
はこれらの混合物とをイオン重合触媒の存在下に液相ま
たは気相で重合させて得られ定直鎖状低密度ぼりエチレ
ン 等である。

エチレン−α、β−不飽和カル？ン酸系共重合体または
、その金属塩と、エチレン系重合体とは。

前者１００重量部に対し、後者が約１０〜２００重量部
、好ましくは約２０〜１００重量部の割合で用いられる
。エチレン系重合体の配合割合がこれ以下では高周波ウ
ェルド性が低下し、逆にこｎ以上の場合には強度が不足
するので好ましくない。

エチレン系重合体のＭ、Ｉ　（１９０℃）は、約０．１
〜５００Ｊ／１０分、好ましくは、約１〜１００１１７
１０分である事が望ましく、これ以下では、成形性、殊
に射出成形性が不良となり、逆にこれ以上になると、成
形品の強度が不足するようになる。

（０成分の非導電性充填剤としては、それ自体公知の任
意の充填剤、例えば炭酸カルシウム、炭酸）ぐリウム、
炭酸マグネシウム、ドロマイト等の炭酸塩、クレイ、焼
成りレイ、タルク、マイカ、アスベスト、けい酸カルシ
ウム、等のけい酸塩、硫酸バリウム、硫酸カルシウム等
の硫酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の
水酸化物シリカ、ホワイトカーがン、アルミナ、マグネ
シア、酸化チタに亜鉛華等の酸化物、二硫化モリブデン
等の硫化物、さらには、木粉、やし穀粉等の木質粉があ
げられるが、価格、汎用性、混線時の作業性の面から、
炭酸カルシウムが最も望ましい。充填剤の粒子径は、約
０．０１〜１５μが望ましい。

これ以下になると、樹脂組成物を混線作成する際の作業
性が著しく阻害される場合があり、また、これ以上にな
ると、成形品の外観が阻害される場合がある。

ま７ｔ（Ａ）成分と（Ｑ成分とは前者１００重量部に対
し、後者が約１０〜１００１１１部、好ましくは、約１
５〜８０重量部の割合で用いられる。

（Ｑ成分の配合割合がこれ以下では、ウエルダー適性が
、満足されず、逆に、これ以上の割合では、強度、軽量
性、外観が阻害されるようになる。

ｐ）成分のカーはンは、原料及び製造方法によって、チ
ャンネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラ
ック、アセチレンブラック、ランプブラック等があるが
、これらのうち、どれを用いても、本発明の目的とする
効果が同程度に得られる。

ま九、カーボンの粒子径は、Ｉｏｍμ〜２００ｍμが望
ましく、これ以上になると成形品の外観が阻害され、こ
れ以下になると、カーゼン粒子の表面積が増大し、樹脂
組成物を混線作成する際の作業性が著しく阻害される。

（４）（Ｂ）（Ｃ’ｌ成分に対するρ）成分の濃度は前
者約９９〜８０重量係に対し０）成分が約１〜２０１ｔ
ｔｓの割合で用いられる（但し合計で１００重量＃Ｉ）
。カーボンの配合割合が、これ以下では、高周波ウェル
ダー適性が満足されず、逆に、これ以上の割合では、流
動性、成形品の外観が著しく阻害されるようになる。

組成物の調製は、前記各成分を同時的または逐次時にト
ライブレンドまたはメルトブレンドすることによって行
われる。トライブレンドの場合には、成形機中で（４）
■）成分が溶融可塑化され、（Ｃ）（Ｄ）成分も均一に
混合される。メルトブレンドの場合には、単軸押出機、
２軸押出機などの各種押出機、バンバリーミキサ−など
の各種ミキサー、ロール、ニーダ−などを用いて溶融混
合すればよく、その場合の混合順序には特に制限がない
。

また、組成物中には、その組成物の性能を損わない範囲
内において、酸化防止剤、耐候安定剤、などを添加する
ことも出来る。

〔発明の効果〕

本発明者は未だその作用機構を明確にすることはできな
いが、エチレン−α、β−不飽和カルぎン酸系共重合体
ま穴は、その金属塩と、エチレン系重合体、充填剤およ
びカーダンを必須成分とする特定配合割合の本発明の樹
脂組成物は、軽量性、耐低温衝撃性、耐熱性、高周波ク
エルダー適性などの点で、いずれもすぐれｔ性質を示し
ており、射出成形押出成形、圧縮成形などの各種成形法
を適用して、自動車外装用部品を始めとして、自動車内
装用部品、自転車部品、スポーツ用品、建築用品、一般
工業用品、家庭用品、事務用品などの各種成形品用途に
広く用いることができる。

〔実施例〕

次に実施例によって本発明を説明する。

尚、後述する表中の略語は次の意味を有する。

ＥＭＡＡ　　　　　エチレン−メタクリル酸共重合体Ｅ
）／ｉｋｋ金属塩　エチレン−メタクリル酸共重合体金
属塩Ｌ−ＬＤＰＥ　　　線状低密度ポリエチレンＬＤＰ
Ｅ　　　　高圧法低密度ポリエチレン）ＩＤＰＥ　　　
　直鎖状高密度ポリエチレン。

実施例１〜７．比較例１〜３ エチレン−メタクリル酸共重合体（エチレン含量９６　
ｍａｔチ、メタクリル酸４ｍｏ１％＋メルトフローレー
ト１４１Ａ　０分；メルトフローレートは特に折らない
限り、１９０℃２１６０．９荷重における測定値である
）；および線状低密度ポリエチレン（密度０．９３５１
／ｃｍ３．メルトフローレ−）２．１１／１０分）、炭
酸カルシウム（５０チ代表粒子径１μ、密夏２．７１／
ｃｍ３）　、カーゼン（ファーネスブラック、粒子径３
０ｍμ　）の所定音を３０％ｆｆｌ、同方向回転２軸押
出機を用いて、ダイ温度２００℃、スクリュー回転ａ１
５０ｒｐｍの条件下で、溶融混合して、ペレット化した
後、このペレットを１６０℃の熱プレスでプレスシート
化し、その物性などを項目について、測定した。得られ
几結果は以下の表−１に示される。

〔ウエルグー適性〕

ＡｎＶ’１ｎＶＱ−ｉＴ＋デｌ／　１　Ｘｉ　−Ｌ　Ｉ
／ｒ　／＋１１７％　イｉ４に河−ヒューレイノ臂ツカ
ード社の４３４２ＡＱ７’　−ターを用いて、４０．６
８１１／ＩＨｚにおける、誘電率Ｃ１誘電力軍−δの値
を測定し比。高周波ウェルグー適性の目安とされる、誘
電率と誘電力率の積を表−１に示す。さらに、１５０％
Ｘ５０〜Ｘ２％のプレスシートについて、高周波ウェル
ター　（ＫＷ−３０００７、精電舎製）を用いて、４０
．６８■ｔ。

プレス圧５に５１／ｚ”同調９５、通電時間１０秒の条
件で、上下２枚のプレスシートを重ねあわせ、プレスシ
ート同志が融着するものを○、融着しないものをＸとし
、これらの結果について、表−１に示し友。

（外観） ３０′Ｘ径、同方向回転２軸押出機を用いて浴融混練に
よシ、作成されたベレットについて３０〜単軸押出機と
、３０％巾×１九厚の口径を有する長方形型口金を組み
合わせて、口金温度２００℃、スクリュー回転数２２　
ｒｐｍの条件下で、押出テストを行ない、得られ友厚み
約０．６−のベルト状の成形品について外観を観察し友
。成形品表面に肌荒れが観察されるものをＸ、肌荒れが
なく、きれいなものをＯ１中間のものをΔとし、これら
の結果について、表−１に示す。

（耐低温衝撃性） ８０Ｘ１５０Ｘ２日のプレスシートを一３５℃の恒温槽
中に３時間放置しｔ後、５３！Ｍの鋼球を１．８ｍの高
さから落下させ、その打撃面を観察して次のように評価
した。

○：打撃面に割れがなかり几 Δ：わずかにひびが入った ×：打撃面が割れ几 実施例８〜１０．比較例４〜５ 実施例６において、カーボン含量を種々に変更させた場
合の配合組成物物性を表−２に示す。

実施例１１ 実施例２において、エチレン−メタクリル酸共重合体の
かわりに、エチレン−メタクリル酸共重合体の金属塩（
エチレン含量９６モルチ、メタクリル酸含量１モルチ、
メタクリル酸亜鉛３モル％）が同量用いられ友。

実施例１２ 実施例２において線状低密度ポリエチレンの代りに高圧
法低密度ポリエチレン（密度０．９２３１１／ｃｍ”　
、メルトフローレー）３．７）が同量用いられた。

実施例１３ 実施例２において線状低密度ポリエチレンの代りに直鎖
状高密度、／　リエチレン（密度０．９５７１／ａｔ’
　、メルトフローレー）６．５）が同量用いられ友。

実施例１４ 実施例２において炭酸カルシウムの代りに粒子径８〜１
０μのメルクが同量用いられた。

実施例１５ 実施例２において炭酸カルシウムの代りに５０−代表粒
子径１０ｍμのシリカが同量用いられた。

比較例６ 実施例２において力、−コンを用いなかっ九組成物の評
価結果を表３に示す。

比較例７ 実施例２において線状低密度、／　ＩＪエテレ／を用い
なかり几組成物の評価結果を表３に示す。

手続補正書（自発） 昭和６２年　５月２８日 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第３７４９３号 ２、発明の名称 高周波ウェルド性に優れたポリエチレン系樹脂組成物３
、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区霞が関三丁目２番５号名称　三井
令デュポンポリケミカル株式会社４、代理人〒ＩＱ５ ５、補正命令の日付 なし ６、補正の対象 明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の欄７、
補正の内容 １．４Ｓ許請求の範囲 別紙の通り訂正する。

■０発明の詳細な説明の欄 （１）明細書第２頁末行に 「被加熱物の誘電率」 とあるのを、 ｒ被加熱物が誘電率」 と訂正する。

（２）仝第３頁第７行に 「ε・ｔａｎδ（損失係数が０．６程度で、」とあるの
を。

【（・ｔａｎδ（損失係数）が０．６程度で、１と訂正
する。

（３）仝第１０頁下から６行目に 「溶融可塑化され、　（Ｃ）（Ｄ）Ｊ とあるのを、 「溶融可塑化され、その段階で（Ｉｌｌ：）（０１１と
訂正する。

（４）仝第１２頁第９行に 「射出成形押出成形、圧縮成形」 とあるのを、 ｒ射出成形、押出成形、圧縮成形」 と訂正する。

（５）仝第１３頁下から５行目に 「その物性などを項目に」 とあるのを、 ｒその物性などを以下の各項目に」 と訂正する。

（６）仝第１８頁の表１を別紙の通り訂正する。

（７）仝第１９頁の表２を別紙の通り訂正する。

訂正後の特許請求の範囲 （１）　（Ａ）エチレン−α、β−不飽和カルポン酸系
共重合体またはその金属塩　　１００重量部（Ｂ）エチ
レン系重合体　　　１０〜１００重量部（Ｃ）少なくと
も１種の非導電性充填剤ｌＯ〜　１００重量部 及び （ロ）カーボン　Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ成分の合計量基準で
　　　　　　　　　１〜２０重量％からなる高周波ウェ
ルド性に優れたポリエチレン系樹脂組成物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）エチレン−α，β−不飽和カルボン酸系共重合
   体またはその金属塩１００重量部 （Ｂ）エチレン系重合体１０〜２００重量部（Ｃ）少な
   くとも１種の非導電性充填剤 １０〜１００重量部 及び （Ｄ）カーボンＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ成分の合計量基準で１
   〜２０重量％ からなる高周波ウェルド性に優れたポリエチレン系樹脂
   組成物。